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ケミルミネッセンスアナライザー

ケミルミネッセンス法のメリット

  •  物質の変化(酸化劣化、化学反応)を極初期に捉える
  •  活性酸素、微量物質の検出
  •  キャビテーションや摩擦等による物理的発光の検出
  •  HPLC(高速液体クロマトグラフィー)やレーザ光源等と組み合わせて高感度分析(フェムトモル、ppbレベル)が可能  ・・・などなど

極初期の酸化劣化検出

酸化劣化を測定する際、ケミルミネッセンス法の利点は他の測定方法に比べ、 極初期の酸化劣化でも検知できる点にあります。
通常の測定は過酸化物が分解され、最終生成物となってある程度蓄積した段階で初めて検出可能となります。 新品製品の酸化安定性を確認するには促進試験(光照射、加熱などを強制的に行う)が必要となります。 しかしこの促進試験も数か月ほどかかる場合が多く、時間がかかります。
一方、ケミルミネッセンス法の場合は、加熱測定により直接過酸化物を分解し、生じた発光を検出するので、 促進試験時間が短くても変化を捉えることが可能となります。

変化が検出できる順番

開発期間の短縮

通常、新しく開発した製品の寿命を推定するためにはさまざまな方法で新製品を劣化(耐候促進試験)させ、 劣化した製品がどのくらい劣化したかを以下の方法などで評価します。 ただ、促進劣化でも評価できるまでは数ヶ月間、サンプルを劣化させることが必要で、その期間、製品開発はストップします。

開発期間の短縮
劣化手段・評価測手段

しかし、ケミルミ方法の場合は、初期の酸化測定が可能なため、より早い段階で評価でき、開発期間を短縮することができます。

ケミルミで解析する利点

酸化反応由来の光

有機物は酸素下で酸化し、過酸化物(酸化物)生成されます。これらは熱や光により分解される際、励起物質(励起カルボニルなど)を生じ、それらが基底状態へ戻る際に熱エネルギーおよび光エネルギーを放出します。

具体的には過酸化物の分解過程で生じる励起カルボニル(C=O*)や一重項酸素が光ると言われ、生じるケミルミネッセンス(微弱発光)を測定することで試料の酸化劣化度を測定することが可能です。

酸化反応由来とは イメージ

自動酸化と発光メカニズム

未酸化物(RH)は光や熱などの刺激によりラジカルを生じ、酸素と反応してペルオキシラジカル(ROO・) を生じ、その後過酸化物(ROOH)となる。ROOHは分解して再びROO・となり、この2分子反応によって 高いエネルギー状態の励起カルボニルと活性酸素の1つである一重項酸素を生じます。
励起カルボニルと一重項酸素は励起状態から基底状態に戻る際にエネルギーを光と熱として発散します。この時に生じる 極微弱な光を検出することでROOHの生成量、すなわち酸化度を測定することが可能です。 これがケミルミネッセンス法であり測定値は発光量としてあらわされます。
通常は試料を加熱することでROOHを分解し、試料内に生成し蓄積している極微量のROOHを検出します。 他の測定方法ではある程度酸化反応が進まないと変化が見られませんが、ケミルミネッセンス法は酸化の 中間生成物であるROOHを高感度に直接検出するため、強度の低下、色の変化(黄変)などが現れる前の、 酸化の極初期の変化を捉えることが可能です。

自動酸化と発光メカニズム

加熱測定中のデータ解析方法

試料を加熱し、酸素下で発光測定した場合、①の初期ピークは試料内に存在する過酸化物(ROOH)が壊れた際の発光であり、その時点での試料の酸化程度に相関します。窒素下で測定した場合、①の初期ピークのみが観測され、その後の発光は基本的には見らません。しかし酸素下、加熱下で発光測定を継続した場合、試料は徐々に酸化され、内在の添加剤が無くなり、自動酸化メカニズムが作動すると一気に発光の増加がみられます。この時間が④の酸化誘導時間(Oxidation Induction Time: OIT)となります。OITは試料の“酸化しやすさ“の指標として用いられます。

加熱測定中のデータ解析方法

酸化劣化測定の応用例

酸化劣化測定の応用例
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